文|高峰

太空漸堵也漸臟

文|高峰

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太空軌道

當(dāng)火箭速度超過(guò)第一宇宙速度7.9公里/秒進(jìn)入太空推動(dòng)動(dòng)力后，由于沒(méi)有空氣阻力，仍能按固定速度飛行，其產(chǎn)生的離心力相當(dāng)于地球的地心引力時(shí)，就會(huì)按一定高度圍繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行軌跡就是太空軌道。

太空垃圾是人類空間活動(dòng)產(chǎn)生的空間碎片，包括完成任務(wù)的火箭箭體、衛(wèi)星本體、火箭的噴射物、在執(zhí)行航天任務(wù)過(guò)程中的拋棄物、空間物體碰撞產(chǎn)生的碎塊等等，是空間環(huán)境的主要污染源。

這些碎片相對(duì)于航天器和衛(wèi)星的速度很大，一般為每秒幾千米至幾萬(wàn)米，因此成為航天器和衛(wèi)星的“天敵”，即使輕微碰撞，也會(huì)造成重大損壞。一塊僅有阿司匹林藥片大的空間碎片，能將人造衛(wèi)星撞成“殘廢”。航天器的體積越大、飛行時(shí)間越長(zhǎng)，遭遇太空垃圾襲擊的風(fēng)險(xiǎn)也越大。

太空垃圾問(wèn)題嚴(yán)重，其“自我繁殖”的特點(diǎn)，更是嚴(yán)重污染地球同步衛(wèi)星軌道。

目前地球同步軌道的太空垃圾污染非常嚴(yán)重，即使不再發(fā)射任何航天器，現(xiàn)有航天器老化、報(bào)廢和毀壞，也會(huì)導(dǎo)致太空垃圾“自我繁殖”。

此前航天器與1厘米見(jiàn)方的太空垃圾相撞的頻率約為5年1次，現(xiàn)已提高到每1年半至2年1次，航天器一旦被太空垃圾撞擊報(bào)廢，自己又變成新的太空垃圾。

地球同步衛(wèi)星軌道距地面約3.6萬(wàn)公里，在軌衛(wèi)星相對(duì)于地面是靜止的，通常屬于通信衛(wèi)星。鑒于現(xiàn)代衛(wèi)星的功能復(fù)雜而高度集成，損失任何一顆衛(wèi)星都會(huì)帶來(lái)巨大問(wèn)題。

如果不解決太空垃圾，人類可能在未來(lái)20年內(nèi)失去地球同步衛(wèi)星軌道。據(jù)俄羅斯媒體報(bào)道，目前近地軌道上有近60萬(wàn)顆1厘米見(jiàn)方的太空垃圾，它們足以導(dǎo)致衛(wèi)星嚴(yán)重?fù)p壞。為避免與太空垃圾相撞，在軌衛(wèi)星必須定期進(jìn)行規(guī)避操作，這樣做既消耗衛(wèi)星自身能源，又縮短其使用壽命。太空垃圾隱患巨大，各國(guó)都嘗試解決，卻沒(méi)有立時(shí)可行的方案。

瑞士航天中心開展了清除太空垃圾計(jì)劃，希望通過(guò)技術(shù)手段“回收”太空垃圾，正在研發(fā)一種超快仿生手臂，把它安裝在衛(wèi)星上，捕捉并回收航天器碎片，再帶著它們一起沖入大氣層焚燒殆盡。這種機(jī)械手臂的特點(diǎn)是超快：能在0.05秒內(nèi)抓住各種不規(guī)則形狀的拋擲物。

近年來(lái)發(fā)射升空的微型衛(wèi)星，也為治理太空垃圾提供了新思路。這類微型衛(wèi)星是“立方體衛(wèi)星”家族成員，單元尺寸為長(zhǎng)、寬、高各10厘米，每個(gè)單元質(zhì)量不超過(guò)1.33千克，能夠有效緩解太空的擁堵。

要真正解決太空垃圾難題，不僅要求助于技術(shù)手段，還需要國(guó)際社會(huì)協(xié)同合作，制定統(tǒng)一太空“交規(guī)”。專家認(rèn)為，各國(guó)應(yīng)協(xié)同進(jìn)行軌道位置的合理有效分配。

為解決太空垃圾難題，目前國(guó)際組織訂立了幾項(xiàng)原則。具體包括：飛行器壽終正寢后，應(yīng)有能力離開有用軌道；對(duì)已編號(hào)的碎片，要全程跟蹤，讓航天飛機(jī)、空間站、衛(wèi)星對(duì)較大碎片進(jìn)行避讓；在飛行器設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)考慮針對(duì)小碎片碰撞進(jìn)行有效防護(hù)等。